硝酸铵/铝粉基混合物的制备及性能研究(2)

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致谢 28

参考文献 29

1 引言

1.1 研究背景

J．R格劳贝尔在1659年的时候于德国第一次合成了硝酸铵，并且在1867年硝酸铵首次用于制备工业炸药，随后由于合成氨技术应用于工业生产，在20世纪中期对硝酸铵的生产研究有了突破性发展。硝酸铵是一种成本低、来源广、且极易溶于水的无机盐，由于这独特优点而被广泛应用于工农业生产和国防。而且硝酸铵分子中含氮量高，在农业上是一种性价比高的化肥原料；同时硝酸铵具有低爆轰性以及燃烧时无烟或少烟等特点，因此在工业上硝酸铵是广泛使用的硝铵炸药和固体推进剂的主要组分[1]。

铝粉及铝合金粉的现代化生产是重要的国民经济任务之一。这一任务的解决对于顺利发展象国防工业、火箭飞机制造业、原子能、化学、建筑、粉末冶金等工业部门是必须的。工业生产的铝粉主要有以下几种：粉——用压缩气体(液体)使熔化的金属雾化或把铝基脆性合金施以机械磨碎而得到一切类型的金属末。粉可以是球形的，水滴形的，不规则形的或者破碎形的。粉粒的上限尺寸一般为0.5～1.0毫米[2]。

1.2 硝酸铵的性质

1.2.1 硝酸铵的热分解

硝酸铵在常温下是一种稳定物质，但在受热情况下会发生热分解。在硝酸铵的事故中，较为常见的就是反应开始温度较低时分解放出一氧化二氮。所以硝酸铵在其制备、存储和使用过程中经常会混入一些杂质，例如酸或者有机油类、氯化物或者铬酸盐等，这些杂质有的会加快硝酸铵的热分解反应，有的会抑制硝酸铵的热分解反应。近几年来，国内外的科研者们对硝酸铵的研究一直都在进行着，有研究硝酸铵热分解的特征的[3]，有在敞开试验条件下，木粉和硝酸铵的混合物、机械油和硝酸铵的混合物在较低温度下具有放热反应分解反应，而纯硝酸铵以及铝粉和硝酸铵的混合物没有放热现象木粉、油能促进硝酸铵的热分解，铝粉是惰性的，对硝酸铵分解有抑制作用[4]。有利用量热法研究硝酸铵热分解的[5]。还有研究肥料添加剂对硝酸铵化肥热分解的影响的[6]，硫酸钠为抑制剂，氯化钾为促进剂。再有通过比较纯硝酸铵热分解反应与加入了盐酸的硝酸铵热分解反应得出了盐酸对硝酸铵的热分解具有催化作用，其反应活化能小于纯硝酸铵的反应活化能的结论［7］。有的研究添加剂对硝酸铵抗爆性能的影响［8］，选取几种典型添加剂加入硝酸铵，采用联合国隔板实验研究其加入量、混合方式等对硝酸铵抗爆性能的影响。实验结果表明添加氯化钾(KCl)、氯化钠(NaCl)和磷酸一铵(NH4H2PO4)均有一定的抗爆效果，当KCl添加量为20％(机械混合)或15％(溶液混合),NaCl添加量为35％(机械混合)或15％(溶液混合)，NH4H2PO4添加量为25％(机械混合)或30％(溶液混合)时，硝酸铵在联合国隔板实验条件下均不再传播爆轰。对氯化物添加剂，采用溶液混合方式有利于添加剂与硝酸铵的混合均匀。因此该种方式效果更好；而对具有酸性的磷酸一铵，由于溶液混合的酸性能加速硝酸铵热分解，因此机械混合方式的抗爆效果更优。

1.2.2 硝酸铵的稳定性

硝酸铵稳定性也是硝酸铵的重要内容之一，硝酸铵的稳定对其运输与储藏都至关重要，因此对硝酸铵稳定性的研究也有不少。颜事龙［9］等利用C80微量热仪模拟密闭环境研究了硝酸铁对高温高浓度硝酸铵水溶液热稳定性的影响，梅震华［10］等用DSC和XRD测定了聚丙烯酸钾对硝酸铵相稳定的影响，当添加的聚丙烯酸钾质量分数不小于2.0%时，聚丙烯酸钾能消除硝酸铵的Ⅳ—Ⅲ相变，并使Ⅲ—Ⅱ相变的温度提高到110℃，从而起到相稳定的作用，能够有效地减小硝酸铵在常温下的吸湿性与结块性。刘东胜用差式扫描量热法（DSC）研究影响硝酸铵相稳定相转变的各种因素［11］。国外的学者了研究玻璃相硝酸铵薄膜的热行为的［12］，还有研究硝酸钾与硝酸铵系统的相稳定的[13]。